一種水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法【專利摘要】本發明公開了一種水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法。該方法先通過預處理去除飛灰中部分無機鹽形態的Na、K、Cl等元素，再通過水熱反應增大比表面積較、增加介微孔，然后通過后處理增加表面酸性位并去除堿性金屬物質，最后得到性能優良的脫硝催化劑載體。本發明將垃圾焚燒飛灰制成脫硝催化劑載體，將危險固廢轉變成附加價值較高的產品。制得的脫硝催化劑載體比表面積大、表面酸性位充足、孔道結構豐富、固定了少量具備催化活性的金屬物質，用于負載釩鎢、銅、鐵等類型的脫硝活性物質，可取得優異的催化脫硝性能。【專利說明】一種水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法
技術領域：
[0001]本發明屬于危險固體廢棄物處理
技術領域：
和大氣污染控制
技術領域：
，具體涉及一種水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法。【
背景技術：
】[0002]隨著社會經濟的快速發展，我國城市及農村生活垃圾產量快速增長。生活垃圾處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。焚燒可使垃圾減容80~90%，焚燒余熱可用于供熱、發電，從而達到資源再利用的目的。目前我國多數省份開始在城市建設大型生活垃圾發電廠，部分偏遠山區開始建設小型生活垃圾焚燒爐。生活垃圾焚燒將產生約為垃圾質量2~5%的飛灰，必須作為危險固廢處理。飛灰主要成分包括〇&、31、1(、他、211、？13、〇1、0(1、(：1、3、(：等元素，并夾帶一定濃度的重金屬和二噁英。隨著垃圾焚燒技術在我國不斷推廣，垃圾焚燒飛灰的產量日益增加，處理壓力劇增。[0003]飛灰處理方法主要有:水泥固化、化學藥劑穩定、高溫熱處理、超臨界流體萃取、水熱處理等。近年來，水熱處理技術受到了廣泛關注。該方法利用飛灰中的Al、Si源或外加A1、Si源在堿性條件下合成硅鋁酸鹽礦物并將重金屬穩定于礦物中，具有飛灰無害化程度高、處理后產物可以再利用等優點。如中國專利CN200710040771.3公開了一種垃圾焚燒飛灰的水熱處理方法，該方法往焚燒飛灰中加水形成灰/水混合體系，將灰/水混合體系加熱到大氣壓下沸騰后往其中加入肼類物質的溶液，攪拌均勻，并繼續升溫，到達預定溫度后保溫，使肼類物質溶液與飛灰中的二噁英反應，同時部分重金屬離子得到穩定。德國學者A.P.Bayuseno等人利用飛灰水熱反應制得了A1取代雪娃|丐石和加藤石(A.P.Bayuseno，ff.ff.Schmahl?Th.Mullejans,HydrothermalprocessingofMSWIFlyAsh-towardsnewstablemineralsandfixationofheavymetals.JournalofHazardousMaterials，2009，167(l-3):250-259·)。【
發明內容】[0004]本發明的目的在于提供一種水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法。具體而言本發明是通過水熱法對垃圾焚燒飛灰進行改性處理，生產出脫硝催化劑載體產品。這一方法先通過預處理去除飛灰中部分無機鹽形態的Na、K、Cl等元素，再通過水熱反應增大比表面積較、增加介微孔，然后通過后處理增加表面酸性位并去除堿性金屬物質，最后得到性能優良的脫硝催化劑載體。[0005]本發明目的通過以下技術步驟實現：[0006]-種水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法，所述方法為先通過預處理去除飛灰中部分無機鹽形態的Na、K、Cl等元素，然后通過水熱反應增大比表面積較、增加介微孔，再通過后處理增加表面酸性位并去除堿性金屬物質，最后得到性能優良的脫硝催化劑載體，完成垃圾焚燒飛灰資源化利用。[0007]所述的水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法具體包括以下步驟：[0008](1)飛灰預處理:將垃圾焚燒飛灰溶于水中，攪拌0.5~2小時，過濾，得到預處理飛灰；[0009](2)水熱反應:量取堿液、有機溶劑，混合后加入預處理飛灰，攪拌2~10小時，然后移入反應爸中進行水熱反應；[0010](3)后處理:取出水熱處理后的沉淀，用稀酸洗滌至pH值小于2,再用去離子水洗滌至中性，然后用乙醇浸泡6小時以上，最后過濾、烘干得到脫硝催化劑載體產品。[0011]上述步驟(2)中，堿液為1~10mol/L的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，有機溶劑為甲醇、乙醇、丙醇和水合肼中的一種。[0012]上述步驟(2)中，堿液與有機溶劑的體積比優選為（10~1):1，液固比優選為2~10毫升每克。本發明所述的液固比指的是堿液和有機溶劑與垃圾焚燒飛灰的體積質量比，單位為ml/g。[0013]上述步驟（2)中，水熱釜填充度優選為60~80%，水熱反應溫度優選為140~250°C，水熱反應時間優選為12~48小時。[0014]上述步驟(3)中，稀酸優選為0.05~0.20mol/L的稀硫酸、稀草酸、稀鹽酸溶液中的一種。[0015]脫硝催化劑載體必須具備較大的比表面積、充足的表面酸性位、豐富的孔道結構，必須控制Na、K等會導致活性組分嚴重失活物質的含量，并且要避免有毒物質釋放進入環境中。飛灰預處理能去除C1，避免其在水熱反應過程中與有機物反應生成二噁英類物質。飛灰預處理能去除Na、K，避免其殘留在最中產品中導致負載的活性組分失活。水熱反應在高溫高壓下進行，二噁英類物質會通過脫氯加氫反應被降解，無機氧化物、鹽類物質會被重整成大比表面積、介微孔豐富的結構。后處理稀酸洗滌過程能增加表面酸性位，并去除水熱反應加入的過量堿液，去離子水洗滌過程能去除稀酸洗滌過程帶入的過量陰離子。Zn、Pb、Cu、Cr、Ni等重金屬元素被固定在脫硝催化劑載體產品中，并且&、&!、211、附等具有催化脫硝活性，能增強脫硝催化劑的活性。[0016]與現有技術相比，本發明具有以下優點及有益效果：[0017](1)本發明將垃圾焚燒飛灰制成脫硝催化劑載體，將危險固廢轉變成附加價值較尚的廣品。[0018](2)本發明制得的脫硝催化劑載體比表面積大、表面酸性位充足、孔道結構豐富、固定了少量具備催化活性的金屬物質，用于負載釩鎢、銅、鐵等類型的脫硝活性物質，可取得優異的催化脫硝性能。【具體實施方式】[0019]下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。[0020]實施例1[0021]取40克垃圾焚燒飛灰，攪拌0.5小時，過濾，得到預處理飛灰。量取150mL濃度為10m〇l/L的氫氧化鈉溶液、50mL無水乙醇，混合后加入預處理飛灰，攪拌2小時，然后按照60%的填充度移入反應釜中。在150°C下水熱反應48小時，待冷卻后取出沉淀，用0.lmol/L的稀硫酸洗滌至pH值小于2,然后用去離子水洗滌至中性，再用乙醇浸泡6小時，最后過濾、烘干得到脫硝催化劑載體產品。[0022]實施例2[0023]取40克垃圾焚燒飛灰，攪拌2小時，過濾，得到預處理飛灰。量取50mL濃度為lmol/L的氫氧化鈉溶液、30mL無水甲醇，混合后加入預處理飛灰，攪拌10小時，然后按照80%的填充度移入反應釜中。在250°C下水熱反應12小時，待冷卻后取出沉淀，用0.2mol/L的稀鹽酸洗滌至pH值小于2,然后用去離子水洗滌至中性，再用乙醇浸泡12小時，最后過濾、烘干得到脫硝催化劑載體產品。[0024]實施例3[0025]取40克垃圾焚燒飛灰，攪拌1小時，過濾，得到預處理飛灰。量取360mL濃度為2mol/L的氫氧化鈉溶液、40mL水合肼，混合后加入預處理飛灰，攪拌4小時，然后按照70%的填充度移入反應釜中。在200°C下水熱反應24小時，待冷卻后取出沉淀，用0.05mol/L的稀草酸洗滌至pH值小于2,然后用去離子水洗滌至中性，再用乙醇浸泡8小時，最后過濾、烘干得到脫硝催化劑載體產品。[0026]實施例4[0027]取40克垃圾焚燒飛灰，攪拌1小時，過濾，得到預處理飛灰。量取150mL濃度為5mol/L的氫氧化鉀溶液、150mL無水乙醇，混合后加入預處理飛灰，攪拌6小時，然后按照70%的填充度移入反應釜中。在180°C下水熱反應24小時，待冷卻后取出沉淀，用0.lmol/L的稀硫酸洗滌至pH值小于2,然后用去離子水洗滌至中性，再用乙醇浸泡12小時，最后過濾、烘干得到脫硝催化劑載體產品。[0028]實施例1所述垃圾焚燒飛灰及制得的脫硝催化劑載體的比表面積、孔容、粒徑如表1所示：[0029]表1實施例1所述垃圾焚燒飛灰及制得的脫硝催化劑載體的比表面積、孔容、粒徑[0030][0031]實施例1所述垃圾焚燒飛灰及制得的脫硝催化劑載體的主要成分含量如表2(單位:wt%)所示：[0032]表2實施例1所述垃圾焚燒飛灰及制得的脫硝催化劑載體的主要成分含量[0033][0034]注：7"表示低于檢測限未檢出[0035]按實施例1制得的脫硝催化劑載體產品負載質量分數為2%的五氧化二釩后，其脫硝活性如表3所示：[0036]表3實施例1制得的脫硝催化劑載體負載活性組分后的脫硝活性[0037][0038]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。【主權項】1.一種水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：(1)將垃圾焚燒飛灰溶于水中，攪拌0.5~2.0小時，過濾，得到預處理飛灰；(2)將堿液和有機溶劑混合后加入步驟(1)制得的預處理飛灰，攪拌2~10小時，然后移入反應爸中進行水熱反應；(3)取出步驟(2)水熱處理后的沉淀，用稀酸洗滌至pH值小于2,再用去離子水洗滌至中性，然后用乙醇浸泡6小時以上，最后過濾、烘干得到脫硝催化劑載體。2.根據權利要求1所述的水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法，其特征在于，步驟(2)中所述堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，所述有機溶劑為甲醇、乙醇、丙醇和水合肼中的一種。3.根據權利要求1所述的水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法，其特征在于，步驟(2)中所述堿液是濃度為1~1Omo1/L的氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。4.根據權利要求1所述的水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法，其特征在于，步驟(2)中所述堿液與有機溶劑的體積比為(10~1):1，步驟(2)中液固比為2~10毫升每克。5.根據權利要求1所述的水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法，其特征在于，步驟(2)中所述水熱釜填充度為60~80%，水熱反應溫度為140~250°C，水熱反應時間為12~48小時。6.根據權利要求1所述的水熱法資源化利用垃圾焚燒飛灰的方法，其特征在于，步驟(3)中所述稀酸為0.05~0.20mol/L的稀硫酸、稀草酸和稀鹽酸溶液中的一種。【文檔編號】B01J35/10GK105854959SQ201610235237【公開日】2016年8月17日【申請日】2016年4月14日【發明人】陳雄波,岑超平,方平,劉瑩,唐志雄,唐子君,曾文豪【申請人】環境保護部華南環境科學研究所